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CAPÍTULO 1 – MATRIZES
1.1 . Definição
Uma matriz é um quadro formado por números reais distribuídos em m linhas e n colunas (indica-se m x n e lê-se: m
por n), m e n números naturais não nulos.
As matrizes são representadas por letras maiúsculas (M, A, T, ...) e seus elementos ficam dispostos entre colchetes [ ]
ou parênteses ( ) .
Exemplo:
3 5 1
0 4 / 5 2
M
−
=
é uma matriz 2 x 3
4 3
3/ 7 2
4 1
A
−
=
é uma matriz 3 x 2
Cada elemento de uma matriz qualquer A é indicado pela notação: ija . O índice i indica a linha e o índice j a coluna às
quais o elemento pertence. As linhas são numeradas de cima para baixo (de 1 até m) e as colunas, da esquerda para a
direita (de 1 até n). Dessa forma, uma matriz genérica m x n é representada por:
11 12 1
21 22 2
1 2
n
n
m m mn
a a a
a a a
A
a a a
=
⋯
⋯
⋮ ⋮ ⋮ ⋮
⋯
Podemos também representar uma matriz A qualquer da seguinte forma: ( )ij m x nA a= { }mi ,,3,2,1 ⋯∈ e
{ }nj ,,3,2,1 ⋯∈ .
Exercício 1:
1) Escrever explicitamente as matrizes:
a) ( )
2x3ij
A a= tal que ija i j= +
b) ( )
2x2ij
B b= tal que 2 3ijb i j= −
c) ( )
3x3ij
C c= tal que
se
0 se ij
i j i j
c
i j
+ ≠
=
=
d) ( )
2x4ij
D d= tal que
0 se
2 3 se
1 se
ij
i j
d i j i j
i j
〉
= + 〈
=
2
2) Escrever a matriz ( )ijA a= nos seguintes casos:
a) A é de ordem 3x2 com
1 se
2 se ij
i j
a
i j
≠
=
=
b) A é uma matriz quadrada de terceira ordem ( )3x3 com
0 se
1 se ij
i j
a
i j
〈
=
≥
c) A é uma matriz em que
0 se
1 se ij
i j
a
i j
≠
=
=
{ }1, 2i∈ e { }1, 2, 3j∈
3) Calcular o produto dos elementos da segunda linha da matriz ( )
4x3ij
A a= sendo
i se
j se ij
i j
a
i j
≥
=
〈
4) Dada a matriz ( )
2x2ij
A a= em que ( )2 1ija i j= + − , calcular o valor da expressão:
11 22 12 212
3
a a a a−
1.2 . Matrizes especiais
Do universo de matrizes, destacam-se algumas que possuem características especiais, as quais relacionamos a seguir:
a) Matriz-linha: também chamada de vetor-linha é toda matriz que tem uma única linha (1 x n).
Exemplo: [ ]7190 −
b) Matriz-coluna: também chamada de vetor-coluna é toda matriz que tem uma única coluna (m x 1).
Exemplo:
− 3
1
5
c) Matriz-nula: é toda matriz cujos elementos são todos iguais a zero.
Exemplo:
000
000
00
00
3
d) Matriz-quadrada de ordem n: é toda matriz que tem o número de linhas igual ao número de colunas (n x n).
Exemplo:
nnnn
n
n
aaa
aaa
aaa
⋯
⋮⋮⋮⋮
⋯
⋯
21
22221
11211
Neste tipo de matriz destacamos duas particularidades: a diagonal principal e a diagonal secundária.
d.1) A diagonal principal é o conjunto dos elementos que têm os dois índices iguais, isto é:
11 22 33{ / } { , , , , }ij nna i j a a a a= = ⋯
d.2) A diagonal secundária é o conjunto dos elementos que têm soma dos índices igual a n + 1, isto é:
1 2, 1 3, 2 1{ / 1} { , , , , }ij n n n na i j n a a a a− −+ = + = ⋯
Exemplo:
A matriz
8 9 7
6 4 5
1 2 3
A
−
= −
−
é quadrada de ordem 3. Sua diagonal principal é formada pelos elementos
{8, 4, 3} e sua diagonal secundária é formada pelos elementos{ -7, 4, -1}.
e) Matriz-diagonal: é toda matriz quadrada cujos elementos fora da diagonal principal são iguais a zero.
Exemplo:
−
−
300
020
004
000
000
000
f) Matriz-identidade de ordem n (indica-se In): é toda matriz-diagonal cujos elementos da diagonal principal são
iguais a 1.
Exemplo: 2
1 0
0 1
I
⇒
3
1 0 0
0 1 0
0 0 1
I
⇒
g) Matriz-triangular superior: é toda matriz-quadrada em que os elementos abaixo da diagonal principal são
nulos, isto é, 0 se ija i j= 〉 .
4
Exemplo:
2 1 3
0 1 4
0 0 1
−
−
0
a b
c
h) Matriz-triangular inferior: é toda matriz-quadrada em que os elementos acima da diagonal principal são
nulos, isto é, 0 se ija i j= 〈 .
Exemplo:
5 0 0
1 2 0
3 2 9
−
i) Matriz transposta: A transposta de uma matriz A qualquer do tipo m x n é a matriz do tipo n x m obtida
através da troca ordenada de linha por coluna. A matriz transposta é indicada por ou tA A′ .
Exemplo: 3x2
3 2
4 5
1 0
A
=
2x3
3 4 1
2 5 0
A
′ =
Propriedades da matriz transposta:
1) ( )ttA A=
2) ( )t t tA B A B+ = +
3) ( )t tkA kA k= ∈ℝ
4) ( )t t tAB B A=
j) Matriz simétrica: é toda matriz quadrada onde os elementos simetricamente dispostos em relação à diagonal
principal são iguais, ou seja, ij jia a= .
Exemplo:
6
4
9
10
10
2
2 −7
−7
1 5
5 3
Pode-se dizer que uma matriz é simétrica se, e somente se, ela é igual a sua transposta, ou seja A A′= .
5
1.3 . Igualdade de matrizes
Duas matrizes ( )
xij m n
A a= e ( )
xij m n
B b= são iguais quando ij ija b= para todo { }1, 2, 3, ,i m∈ ⋯ e
{ }1, 2, 3, , nj∈ ⋯ . Isto significa que para serem iguais duas matrizes devem ser do mesmo tipo e apresentar todos
os elementos correspondentes (elementos com índices iguais) iguais.
Exemplo:
1 3 1 3
7 4 7 4
− −
= − −
pois:
11 11 12 12
21 21 22 22
a b a b
a b a b
= =
= =
1 3 1 7
7 4 3 4
−
≠ − − −
pois:
12 12
21 21
a b
a b
≠
≠
Exercício 2:
1) Determine os valores de , , e x y z t para que as igualdades abaixo sejam verdadeiras:
a)
2
3 2 8
21 252 3
x y z
x y z
− − − −
=
+
b)
2 20 109 3
9 55 5
xx x x
x y
− + −
= −−
c)
2
2
1
6
9
4 2
1 0 1
2 3 3
2 3
y
x x
t z
z t
−
− =
−
d)
3 8
2 2 3 3
x x y
x z y t
+
= + + −
2) Determinar os elementos da diagonal principal, em cada matriz abaixo, sabendo que estas representam uma matiz
diagonal.
a)
2 5
3
x y y
x x y
− +
+ +
b)
( )
2
2
4 9
2 3 3
x x y
x y y
− −
− − −
3) Calcular a soma dos elementos da diagonal principal da matriz ( )
4x4ij
A a= , sendo ( ) ( )1 1i jija = − + −
4) Determinar os valores de , , e a b c d , de forma que a matriz dada represente uma matriz identidade.
3 2
2 3 9
a b c d
a b c d
− −
− + −
5) Sendo ( )
3x4
t
ijA b= com ijb i j= − , determinar a matriz A .
6
6) Se
a b
A
c d
=
, qual é a condição que , , e a b c d devem satisfazer para que se tenha tA A= ?
1.4 . Operações com matrizes
1.4.1 . Adição
A soma de duas matrizes A e B do tipo xm n é uma matriz C , do mesmo tipo, em que cada elemento é a soma dos
elementos correspondentes em A eB . Assim, sendo ( )
xij m n
A a= e ( )
xij m n
B b= e ( )
xij m n
C c A B= = + ,
tem-se: { } { } 1, 2, 3, , m e 1, 2, 3, , nij ij ijc a b i j= + ∀ ∈ ∈⋯ ⋯ .
Exemplo:
a)
1 2 3 4 1 1 1 4 2 ( 1) 3 1 5 1 4
4 5 6 4 0 6 4 ( 4) 5 0 6 ( 6) 0 5 0
− + + − +
+ = = − − + − + + −
b)
7 8 0 1 7 9
9 9 2 3 11 12
+ =
c)
5 1 6
11 2 9
3 3 15
4 4
+ − =
Propriedades:
Sendo , e A B C matrizes quaisquer do tipo xm n e M a matriz nula, também xm n , tem-se:
1) Associativa: ( ) ( )A B C A B C+ + = + +
2) Comutativa: A B B A+ = +
3) Existência de elemento neutro: /M A M A∃ + =
4) Existência de elemento oposto: ( ) / ( )A A A M∃ − + − =
Nota: Dada a matriz ( )
xij m n
A a= , chama-se Oposta de A (e indica-se A− ) a matriz tal que ( ) 0A A+ − =
(matriz nula).
7
Exemplo:
a)
1 21 2
433 4 5 5
A A
− −
= ⇒ − = −−
b)
9 8 7 9 8 7
2 0 1 2 0 1
T T
− − −
= ⇒ − =
− −
1.4.2 . Subtração
Dadas duas matrizes ( )
xij m n
A a= e ( )
xij m n
B b= , chama-se diferença A B− à matriz soma de A com a oposta
de B .
Exemplo:
11 9 8 1 0 0 1 1 11 9 8 1 0 0 1 1 11 9 7 0
1 4 7 1 4 7 8 1 1 4 7 1 4 7 8 1 5 3 1 2
− −
− = + = − − − − − − − − −
1.4.3 . Multiplicação de uma matriz por um escalar
Multiplicar uma matriz A por um escalar k (número real) é construir uma matriz B formada pelos elementos de A
todos multiplicados por k . Ou seja, sendo ( )
xij m n
A a= e k um número real qualquer, o produto
( )
xij m n
kA B b= = de forma que e ij ijb ka i j= ∀ ∀ .
Exemplo:
a)
1 7 2 3 21 6
3
5 1 2 15 3 6
⋅ = − − − −
b)
0 2 4 0 1 2
1 8 6 4 4 3 22
10 12 6 5 6 3
⋅ =
− −
Propriedades:
Sendo A e B matrizes quaisquer do tipo mxn e a e b números reais quaisquer, tem-se:
1) ( ) ( )a b A a b A⋅ ⋅ = ⋅ ⋅
2) ( )a A B a A a B⋅ + = ⋅ + ⋅
3) ( )a b A a A b A+ ⋅ = ⋅ + ⋅
4) 1 A A⋅ =
8
1.4.4 . Multiplicação de matrizes
Sejam as matrizes ( )
xij m n
A a= e ( )
xjk n p
B b= . O produto AB é a matriz ( ) xik m pC c= de forma que:
1 1 2 2 3 3
1
n
ik i k i k i k in nk ij jk
j
c a b a b a b a b a b
=
= ⋅ + ⋅ + ⋅ + + ⋅ = ⋅∑⋯
{ } { }1, 2, 3, , m e 1, 2, 3, , pi k∀ ∈ ∀ ∈⋯ ⋯
Observação:
• O produto de duas matrizes só será definido se o número de colunas de A for igual ao número de linhas de B .
• A matriz C , resultado do produto AB , é uma matriz que tem o número de linhas de A e o número de colunas
de B .
Exemplo: Calcular o produto AB sendo
2x3
1 2 3
4 5 6
A
=
e
3X1
7
8
9
B
=
Como A é 2x3 e B é 3x1, a matriz C resultante do produto AB será do tipo 2x1 .
11 11 12 21 13 31
21 11 22 21 23 31 2x1
7
1 2 3 1 7 2 8 3 9 50
8
4 5 6 4 7 5 8 6 9 122
9
a b a b a b
AB
a b a b a b
⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ = = = = ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅
Propriedades:
1) Associativa: ( ) ( )AB C A BC=
quaisquer que sejam as matrizes ( )
xij m n
A a= , ( )
xjk n p
B b= e ( ) xkl p rC c=
2) Distributiva à direita em relação à adição: ( )A B C AC BC+ = +
quaisquer que sejam as matrizes ( )
xij m n
A a= , ( )
xij m n
B b= e ( )
xjk n p
C c=
3) Distributiva à esquerda: ( )C A B CA CB+ = +
quaisquer que sejam as matrizes ( )
xij m n
A a= , ( )
xij m n
B b= e ( ) xmki pC c=
4) ( ) ( ) ( )kA B A kB k AB= =
quaisquer que sejam as matrizes ( )
xij m n
A a= e ( )
xjk n p
B b= e o número k∈ℝ
9
Observação:
A multiplicação de matrizes não é comutativa, isto é, para 2 matrizes quaisquer A e B , é falso que AB BA=
necessariamente.
Exemplo:
1) Existe o produto AB mas não existe BA
( )x x xm n n p m pA e B AB⇒∃
x xn p m nB e A BA⇒ ∃
2) Existe AB e BA porém, são de tipos diferentes. Logo AB BA≠
( )x x xm n n m m mA e B AB⇒∃
( )x x xn m m n n nB e A BA⇒ ∃
3) Mesmo quando AB e BA são do mesmo tipo (quando A e B são quadradas e de mesma ordem), tem-se
quase sempre que AB BA≠
Exemplo:
1 0 4 5
2 3 26 10
4 5 14 15
6 0 6 0
A AB
B BA
= ⇒ =
= =
Quando A e B são matrizes tais que AB BA= , dizemos que A e B comutam. Para tal é necessário que as
matrizes sejam quadradas e de mesma ordem.
É importante observar que a implicação: 0 0 ou 0AB A B= ⇒ = = não vale para matrizes pois é possível
encontrar duas matrizes não nulas cujo produto seja a matriz nula.
Exemplo:
1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0
=
Cabe também notar que o produto de uma matriz quadrada qualquer pela matriz identidade de mesma ordem atende a
propriedade comutativa, ou seja, AI IA A= =
Exemplo:
6 3 1 0 1 0 6 3 6 3
2 7 0 1 0 1 2 7 2 7
− − −
= = − − −
10
Exercício 3:
1) Calcular os seguintes produtos:
a)
0 1 4 7
1 0 2 3
b) [ ]
1
2 3 1 1 2
3
c)
1 1
1 5 2
2 3
1 4 7
3 0
−
− −
d)
1 1
1 1 5 0 2 1
2 3 7 1 3 1
1 1
−
e)
1 1
1 2 3
2 2
4 5 1
3 4
−
−
f)
0 1 1 1 4 7
2 2 0 0 0 1
0 3 4 1 2 0
2) Sendo:
0 1 3
2 1 4
A
−
=
5 1
2 3
7 0
B
−
= −
1 0 3
3 1 4
2 2 0
C
= − −
[ ]3 2 1D = − −
4
2
3
E
=
Efetuar, se possível, os seguintes produtos:
a) xA B b) xAB c) xCB d) xC B
e) xCD f) xAC g) xED h) xEA
3) Sendo:
2 0
1 4
3 2
A
= −
−
4 1
2 3
9 6
B
= −
−
3 5
4 2
0 1
C
−
=
, determinar:
a) 3A B C− + b) 2 3A B C+ − c) ( )1 1 2
2 3
A B C− −
4) Determinar x e y de modo que as matrizes abaixo comutem.
1 2
1 0
A
=
e
0 1
B
x y
=
11
1.5 . Resposta dos exercícios
Exercício 1
1) a)
2 3 4
3 4 5
A
=
b)
2 5
1 2
B
− −
= −
c)
0 3 4
3 0 5
4 5 0
C
=
d)
1 8 11 14
0 1 13 16
D
=
2) a)
2 1
1 2
1 1
A
=
b)
1 0 0
1 1 0
1 1 1
A
=
c)
1 0 0
0 1 0
A
=
3) 12 4)
38
3
−
Exercício 2
1) a) 3, 5 e 5x y z= = = − b) 5, 34x y= =
c)
1 1 1
3 ou 2; ou ; 1 e
3 3 2
x x y y t z= = − = = − = − = − d) 3 , 5, 1 e 9x y t z= = = − = −
2) a) 11 221 e 8a a= − = − b) 11 229 e 36a a= =
3) zero 4) 3, 2, 4 e 6a b c d= = = =
5)
0 1 2
1 0 1
2 1 0
3 2 1
A
− =
− −
− − −
6) e , , e b c a b c d= ∈ℝ
Exercício 3
1) a)
2 3
4 7
b)
3 1 1 2
6 2 2 4
9 3 3 6
c)
5 14
14 13
−
d)
14 5
30 13
e)
3 7 2
10 6 8
19 14 13
−
−
−
f)
1 2 1
2 8 16
4 8 3
2) a)
19 3
20 1
AB
= −
b)
2 6 11
6 5 6
0 7 21
BA
−
= − − −
−
c) não é possível realizar o produto
12
d)
16 1
41 0
6 4
CB
=
− −
e) [ ]5 4 17DC = − f) não é possível realizar o produto
g) [ ]13DE = − h)
7
22
AE
=
3) a)
13 2
3 15
30 19
−
−
−
b)
19 2
0 3
21 13
−
−
−
c)
7
3
3
3 13
2 3
9 7
2 3
−
−
4)
1 1
e
2 2
x y= = −
13
CAPÍTULO 2 – DETREMI7A7TES
2.1 . Definição de determinante (n ≤ 3)
O determinante de uma matriz quadrada M qualquer (indicado por detM ou M ) é o número obtido através de
operações realizadas com os elementos de M , conforme apresentado a seguir:
1º) M é de ordem n = 1. Então detM é o único elemento de M .
[ ] 1111 det aMaM =⇒=
Exemplo:
[ ]6 det 6 6M M= ⇒ = =
2º) M é de ordem n = 2. Então detM é obtido através do produto dos elementos da diagonal principal menos o
produto dos elementos da diagonal secundária.
11 12 11 12
21 22 21 22
det
a a a a
M M
a a a a
= ⇒ =
-
11 22 12 21a a a a= −
+
Exemplo:
3 1 3 1
3 2 4( 1) 10
4 2 4 2
M
− −
= ⇒ = ⋅ − − =
3º) M é de ordem n = 3, isto é,
=
333231
232221
131211
aaa
aaa
aaa
M , temos então:
332112322311312213322113312312332211det aaaaaaaaaaaaaaaaaaM ⋅⋅−⋅⋅−⋅⋅−⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=
14
Uma forma de memorizar a definição é:
Os termos precedidos pelo sinal (+) são obtidos multiplicando-se os elementos segundo as trajetórias
indicadas:
333231
232221
131211
aaa
aaa
aaa
Os termos precedidos pelo sinal (-) são obtidos multiplicando-se os elementos segundo as trajetórias indicadas:
333231
232221
131211
aaa
aaa
aaa
Outra forma de calcular o determinante de uma matriz de ordem 3 é através da utilização da Regra de Sarrus, da
seguinte forma:
a) Repete-se ao lado da matriz, as duas primeiras colunas;
b) Os termos precedidos pelo sinal (+) são obtidos multiplicando-se os elementos segundo as flechas situadas na
direção da diagonal principal: 322113312312332211 ;; aaaaaaaaa ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ ;
c) Os termos precedidos pelo sinal (-) são obtidos multiplicando-se os elementos segundo as flechas situadas na
direção da diagonal secundária: 332112322311312213 ;; aaaaaaaaa ⋅⋅−⋅⋅−⋅⋅− .
Assim, temos:
3231
2221
1211
333231
232221
131211
aa
aa
aa
aaa
aaa
aaa
Exemplo:
1 3 4 1 3 4
5 2 3 5 2 3 4 9 80 (8 12 30) 49
1 4 2 1 4 2
M
= − ⇒ − = − + − − + =
- - -
+ +
+
15
Pela regra de Sarrus:
41
25
31
241
325
431
−
Exercícios 1:
1) Calcular os determinantes abaixo:
a)
2/12
13 −−
b)
511
713
c)
152
201
231
−−
d)
245
312
713
−
−
e)
635
1312
1179
−
2) Determinar x tal que:
a) 0
1
232
=
+
x
xx
b) 11
1354
22
=
−+
−
xx
xx
c) 0
11
11
11
=
−
−
x
x
x
d) 0
113
122
1
=
+x
x
xx
Nota: Para calcularmos o determinante de matrizes de ordem 3n 〉 devemos antes introduzir duas definições:
2.2 – Menor Complementar e Complemento Algébrico
2.2.1 . Menor complementar
Consideremos uma matriz A de ordem 2n ≥ e seja ija um elemento de A . Define-se menor complementar do
elemento ija , e indica-se por ijD , como sendo o determinante da matriz que se obtém, suprimindo a linha i e a coluna
j de A .
-8 -(-12) -30 4 -9 80
16
Exemplo:
Seja
=
233
512
434
M . Calcularemos .;; 312111 DDD Temos:
233
512
434
então 13
23
51
11 −==D
233
512
434
então 6
23
43
21 −==D
233
512
434
então 11
51
43
31 ==D
2.2.2 . Complemento algébrico
Consideremos uma matriz A de ordem 2n ≥ e seja ija um elemento de A . Definimos complemento algébrico do
elemento ija (ou cofator de ija ), e indicamos por ijC , como sendo o número ( ) ij
ji
D⋅− +1 .
Exemplo:
Seja
−
=
357
841
232
M . Calcularemos 11 12 13; ; .C C C Temos:
−
357
841
232
então ( )1 111
4 8
1 28
5 3
C
+= − = −
−
357
841
232
então ( )1 212
1 8
1 53
7 3
C
+= − =
17
−
357
841
232
então ( )1 313
1 4
1 23
7 5
C
+= − = −
2.3 – Teorema Fundamental de Laplace
O determinante de uma matriz M , de ordem 2n ≥ , é a soma dos produtos dos elementos de uma fila qualquer (linha
ou coluna) pelos respectivos cofatores.
Exemplo:
1) Seja a matriz
=
511
713
M . Vamos calcular o seu determinante empregando o teorema de Laplace. Inicialmente
vamos escolher uma linha ou uma coluna qualquer. Utilizaremos a primeira coluna. Assim o determinante será:
1 1 2 1
11 11 21 21
13 7
13 ( 1) 5 11 ( 1) 7 13 5 11 7 65 77 12
11 5
a C a C + += ⋅ + ⋅ = ⋅ − ⋅ + ⋅ − ⋅ = ⋅ − ⋅ = − = −
Caso utilizássemos a segunda linha, por exemplo, o determinante seria calculado da seguinte forma:
2 1 2 2
21 21 22 22
13 7
11 ( 1) 7 5 ( 1) 13 11 ( 7) 5 13 77 65 12
11 5
a C a C + += ⋅ + ⋅ = ⋅ − ⋅ + ⋅ − ⋅ = ⋅ − + ⋅ = − + = −
2) Calculemos agora, utilizando o teorema de Laplace, o determinante da matriz M de ordem 3 abaixo:
−−=
152
201
231
M . Para o cálculo do determinante temos que, inicialmente, escolher uma linha ou uma coluna
da matriz. Utilizaremos a segunda coluna. Assim, temos:
12 12 22 22 32 32
1 3 2
1 0 2
2 5 1
a C a C a C− − = ⋅ + ⋅ + ⋅
21
21
)1(5
12
21
)1(0
12
21
)1(3det 232221
−−
⋅−⋅+⋅−⋅+
−−
⋅−⋅= +++M
905033)]2(2[)1(50)]4(1[)1(3det −=⋅−+⋅−=−−−⋅−⋅++−−−⋅−⋅=M
18
Cabe ressaltar que, qualquer outra linha ou outra coluna que fosse empregada para o cálculo do determinante obter-se-ia
o mesmo resultado.
Exercício 2:
1) Calcular o determinante das matrizes abaixo:
a)
3 6
4 1
R
=
b)
1 4 2
2 6 9
5 0 3
T
= − −
c)
−−
−
−
=
10130
4271
7526
0142
M
2) Calcular o determinante da matriz A , sendo:
a)
6 1
4 1
A
−
=
b)
5 4
7 2
A
−
= −
c)
0 10
1 5
A
= −
d)
1 2 3
5 9 4
0 8 7
A
=
e)
3 4 2
1 5 1
2 3 4
A
=
f)
2 2
2 2
a b b
a
A
ab a b
− −
=
+
g)
a a b c
A a c b b
c a b c
+
= +
+ h)
2
x
x y
y
xy
x y
−
+
3) Dadas as matrizes
2 0 1
4 2 3
5 3 1
A
= −
e
1 0 0
3 2 4
4 1 3
B
= −
, calcule:
a) det A b) det B c) ( )det A B+ d) ( )det 2 3A B− e) ( )det AB
f) ( )det BA g) 1det
2
A h) det 3B
4) Resolva as equações:
a)
1 3
30 0
5 10
x x
x x
− −
+ =
+ −
b)
1 3
2 5 3 0
7 4 9
x
x x
x
=
19
c) ( ) ( )2
1 0
3 3 1 2
1 5 3
x
x x x− = + − +
− −
d)
1 3 3
2
1 1
10 1
2 1
x
x x
x
x
−
= − −
−
−
e)
8 2
1
1
x
x
+
=
−
f)
8 2
5 14
2
x
x
x x
− +
= − −
−
g)
4 5 1
1 0 0
0 1
x
x
−
− =
−
h)
1 2 3
2 9
2 3 1
2
3 1 2
x
x
x
x
−
=
+
5) Calcule os determinantes abaixo empregando o Teorema de Laplace:
a)
2 1 2 4
2 1 0 5
10 5 1 7
1 2 1 1
−
−
−
− −
b)
1 2 3 4
2 0 0 5
6 0 3 4
1 0 0 4−
c)
2 1 0 0
1 0 1 1
2 4 3 2
0 0 1 1
−
−
−
d)
2 1 3 2
3 0 1 2
1 1 4 3
2 2 1 1
−
−
−
e)
1 3 2 4
1 1 0 0
1 0 0 0
1 4 1 3
−
f)
1
0 1 2 1
1 0 3 1
2 1 0 1
x y z
g)
1 1 2 3 1
2 2 1 1 0
1 2 1 3 4
0 0 1 2 0
0 4 2 1 1
−
− −
− −
−
−
6) Calcule x nas equações a seguir:
a)
2 10
10
7,5 0 5 2 0
10 0 4 2
1 1 1 1
x x −
= b)
0 0 1
0 1 0 1
0 0 1 1 0
1 0 1
x
x x
x
x
=
c) ( ) ( )2
1 0 0 0
3 1 0
1 2
1 3 3
2 1 5 3
x
x x
x
= + − +
−
− −
20
7) Que valores x poderá assumir para que det 0A = , sendo:
a)
3 1 2 6
1
0 1 1
2
3 0 1 2
0 4 2
A
x
−
− −
=
−
b)
1 1 3
4 5
6
x
x x
A
x x x
x x x x
=
8) Encontre o polinômio na variável x que representa o determinante da matriz A , sendo:
a)
1 2
3 1
x x
A
x x
+ +
= − +
b)
2 3
1 2
0 1
x x
A x
x x
= −
+
c)
0 0 0
1 2 1 0
4 2 2
6 3
x
A
x x
x x
− =
−
d)
3
2
0 0 0
0 0 4
2 1 1
7 3 1
x
x
A
x x
x x x
= + −
−
9) Sendo
3
2
0 0
1 2 1
5
x
A x x
x x
= − −
−
e
3 1
0 2 3
2
x
B x x
x x
−
= +
:
a) encontre os polinômios que representam det A e det B ;
b) determine det A para 1x = − ;
c) determine det B para 0x = ;
d) determine o quociente e o resto da divisão entre det A e ( )1x − ;
e) determine o quociente da divisão entre det B e x ;
f) determine x tal que det 0B = ;
g) determine x tal que det 0A = .
10) Sejam os polinômios ( ) 2 1p x x= − e ( ) 4q x x= + e sejam as matrizes:
( ) ( )
( ) ( )2
p x p x
A
q x q x
−
=
( ) 0
3 6
p x
B
=
( )
( ) 10
p x y
C
q x y
= −
21
a) determine o valor de x , sendo A B= ;
b) encontre x e y para que as matrizes A e C sejam iguais;
c) determine A B+ e 2A B− ;
d) calcule o polinômio que representa det A ;
e) calcule det B para 2x = ;
f) determine x para que det 6B = − ;
g) encontre o quociente da divisão entre det A e ( )q x ;
h) encontre o quociente e o resto da divisão de ( )p x por ( )q x ;
i) verifique se det A é divisível por det B .
2.4 – Resposta dos exercícios
Exercício 1
1) a)
1
2
b) 12− c) 9− d) 40− e) 121
2) a)
1
2 ou
2
x x= = − b)
1
1 ou
2
x x= − =
c) 0 ou 1x x= = d)
1
2
x =
Exercício 2
1) a) 21− b) 198− c) 765
2) a) 10 b) 18− c) 10 d) 81 e) 29 f)
2
4
a
g) 4abc h)
2
2
2
x
y−
3) a) 24 b) 10 c) 124 d) 18− e) 240 f) 240 g) 3 h) 270
4) a)
5
7 ou
2
x x= = − b) 2x = ± c)
5
2 ou
6
x x= = − d)
2
5 ou
3
x x= = −
e)
1
9
x = − f) 3 ou 6x x= = − g)
1
1 ou
4
x x= = h) 0 ou 3x x= =
5) a) 139 b) 78 c) 25 d) 55− e) 10− f) 2 4 2 8x y z+ + − g) 219−
6) a)
1
2 ou
2
x x= − = − b) 0 ou 1 ou 2x x x= = = − c)
5
2 ou
6
x x= = −
7) a) 4x = − b) 0 ou 1 ou 4 ou 6x x x x= = = =
8) a) 24 8 1x x+ + b) 3 5 3x x− − c) 3 24 2 12x x x− − d) 6 5 43x x x− + +
9) a) 5 4det 7A x x= − e 3 2det 2 3 3B x x x= + + b) 8− c) zero
22
d) 4 3 27 6 6 6 6; 6x x x x+ + + + e) 22 3 3x x+ + f) 0x = g)
1
0 ou
7
x x= =
10) a) 1x = − b) 1 e y 0x = =
c)
2 22 2 1
7 2 14
x x
A B
x x
− − +
+ =
+ +
e
2 21 1
2
2 2 4
x x
A B
x x
− + − +
− =
− −
d) 3 23 12 3 12x x x+ − −
e) det 18B = f) 0x = g) 23 3x − h) 4 e 15x − i)
det
, 2
det 2
A x
Sim
B
= +
2.5 – Propriedades dos determinantes
I. O determinante de uma matriz A é igual ao determinante de sua transposta.
Exemplo:
2 5
det 6 35 29
7 3
A A
= ⇒ = − = −
2 7
det 6 35 29
5 3
t tA A
= ⇒ = − = −
II. Se a matriz A possui uma linha (ou coluna) constituída de elementos todos nulos, o determinante é nulo.
Exemplo:
0 0 0
5 4 1 det 0 0 0 0 0 0 0
3 2 7
A A
= ⇒ = + + − − − =
III. Se a matriz A tem duas linhas (ou duas colunas) iguais, o determinante é nulo.
Exemplo:
5 5 2
3 3 1 det 90 20 24 24 20 90 0
4 4 6
A A
= ⇒ = + + − − − =
IV. Se na matriz A duas linhas (ou colunas) são proporcionais, o determinante é nulo.
Exemplo:
2 6
det 18 18 0
3 9
A A
= ⇒ = − =
Observe que a segunda coluna é proporcional a primeira
6 9
3
2 3
= =
.
23
V. Se na matriz A cada elemento de uma linha (ou coluna) é uma soma de duas parcelas, o determinante de A pode
ser expresso sob a forma de uma soma dos determinantes de duas matrizes.
Exemplo:
2 3 5 2 8
20 56 36
7 4 6 7 10
A
+
= ⇒ = − = − +
( ) ( )
2 3 2 5
8 21 12 35 13 23 36
7 4 7 6
+ = − + − = − − = −
OBS: ( )det det detA B A B+ ≠ +
Exemplo:
1 2
2 5
A
=
3 1
1 3
B
=
4 3
3 8
A B
+ =
det 1A = det 8B = ( )det 23 9 det detA B A B+ = ≠ = +
VI. O determinante de uma matriz triangular A (superior ou inferior) é igual ao produto dos elementos da diagonal
principal.
Exemplo:
1 3 5
0 1 3 det 2 0 0 0 0 0 2
0 0 2
A A
= ⇒ = + + − − − =
6 5 4 7
0 1 3 5
det 6 1 1 2 12
0 0 1 3
0 0 0 2
A A
= ⇒ = ⋅ ⋅ ⋅ =
VII. Trocando-se entre si duas linhas (ou colunas) da matriz A, o determinante muda de sinal.
Exemplo:
1 3 5
0 0 2 det 0 0 0 0 0 8 8
0 4 12
A A
= ⇒ = + + − − − = −
Vamos agora trocar a 2a. linha com a 3a., e calcular o determinante:
1 3 5
0 4 12 det 8 0 0 0 0 0 8
0 0 2
A A
= ⇒ = + + − − − =
24
VIII. Quando se multiplica por um número real todo os elementos de uma linha (ou coluna) da matriz A, o
determinante fica multiplicado por este número.
Exemplo:
1 3 5
0 4 12 det 8 0 0 0 0 0 8
0 0 2
A A
= ⇒ = + + − − − =
Multiplicando-se a 2a. linha por
1
4
temos:
1 3 5
1
0 1 3 det2 0 0 0 0 0 2 8
4
0 0 2
A A
= ⇒ = + + − − − = = ⋅
IX. Quando se multiplica todos os elementos da matriz A por uma constante, seu determinante ficará multiplicado
por essa constante elevada a ordem da matriz.
Exemplo:
4 1
8 3 5
3 2
A
= ⇒ − =
Multiplicando-se a matriz por 3 temos:
212 3 72 27 45 3 5
9 6
A
= ⇒ − = = ⋅
X. Um determinante não se altera quando se somam aos elementos de uma linha (ou coluna) da matriz A os
elementos correspondentes de outra linha (ou coluna) previamente multiplicados por um número real diferente de zero.
Exemplo:
1 2 4
4 10 12 90 120 112 200 72 84 34
5 7 9
A
= = + + − − − = −
Vamos agora substituir a 2a. linha pela soma de seus elementos com os elementos correspondentes da 1a. linha
previamente multiplicados por (-4). Assim:
1 2 4
0 2 4 18 40 0 40 0 28 34
5 7 9
A
= − = − + − − + = −
XI. Se uma linha (ou coluna) da matriz A é obtida a partir de uma combinação linear das demais filas paralelas,
então seu determinante será nulo.
25
Exemplo:
2 3 12
1 5 13 det 180 234 0 360 54 0 0
6 0 18
A A
= ⇒ = + + − − − =
Observe que a 3a. coluna é igual a 1a. multiplicada por 3, adicionada com a 2a. multiplicada por 2.
XII. O determinante do produto de duas matrizes quadradas e de mesma ordem é igual ao produto dos determinantes
de cada uma das matrizes.
Exemplo:
4 2
det 20 2 18
1 5
A A
= ⇒ = − =
3 0
det 15 0 15
4 5
B B
−
= ⇒ = − − = −
( )det det 18 15 270A B⋅ = ⋅ − = −
Calculando o produto AB e apurando o seu determinante, temos:
4 2 3 0 4 10
1 5 4 5 17 25
AB
− −
= =
4 10
det 100 170 270
17 25
AB
−
= = − − = −
XIII. O determinante da inversa de uma matriz A é igual ao inverso do determinante de A.
Exemplo:
11 4
det 22 28 6
7 2
A A
= ⇒ = − = −
1 1
1 2
11 14 3 13 3 det
7 11 18 18 18 6
6 6
A A− −
−
= ⇒ = − = − = −
−
26
CAPÍTULO 3 – I7VERSÃO DE MATRIZES
3.1 . Matriz inversível
Seja A uma matriz quadrada de ordem n. Dizemos que A é uma matriz inversível se existe uma matriz B tal que:
nAB BA I= = .
Se A é inversível dizemos que A é uma matriz não-singular. As matrizes não-singulares têm determinante diferente de
zero.
Se A não for inversível ela é dita singular e, neste caso, seu determinante é igual a zero.
Dada uma matriz inversível A , chama-se inversa de A à matriz 1A− (que é única) tal que 1 1 nAA A A I
− −= = .
Exemplo: Se
2 5
1 3
A
=
, então
3 5
1 2
A
−
′ = −
é a inversa de A , pois:
2 5 3 5 1 0
1 3 1 2 0 1
AA
−
′ = = −
e
3 5 2 5 1 0
1 2 1 3 0 1
A A
−
′ = = −
3.2 . Propriedades das matrizes inversíveis
1) Se a matriz A admite inversa,então a sua inversa é única.
2) Se a matriz A é inversível, então 1A− é inversével e ( ) 11A A−− = .
3) Se a matriz A é inversível, então tA é inversível e ( ) ( )1 1 ttA A− −= .
4) Se as matrizes A e B são inversíveis , então AB é inversível e ( ) 1 1 1AB B A− − −= .
Exemplo:
Seja a matriz
8 5
3 2
A
=
e sua inversa 1
2 5
3 8
A−
−
= −
.
Seja a matriz
9 7
5 4
B
=
.e sua inversa 1
4 7
5 9
B−
−
= −
.
8 5 9 7 97 76
3 2 5 4 37 29
AB
= =
( ) 1
29 76
37 97
AB
− − = −
1 1
4 7 2 5 29 76
5 9 3 8 37 97
B A− −
− − −
= = − − −
27
3.3 . Operações elementares
São operações realizadas nas linhas de uma matriz. As operações elementares são as seguintes:
I. Permutação de duas linhas ( )ijL .
II. Multiplicação de todos os elementos de uma linha por um escalar diferente de zero ( )i iL k L= ⋅ .
III. Substituição dos elementos de uma linha pela soma deles com os elementos correspondentes de outra linha
previamente multiplicada por um número real diferente de zero ( )i i jL L k L= + ⋅ .
Exemplo:
Permutar a 2a. linha pela terceira: 23
1 3 5 1 3 5
0 0 2 0 4 12
0 4 12 0 0 2
L
→
Multiplicar a 2a linha por
1
4
:
2
1
4
1 3 5 1 3 5
0 4 12 0 1 3
0 0 2 0 0 2
L
→
Substituir os elementos da 1a linha pela soma deles com os elementos correspondentes da 2a linha multiplicados por
3− :
( )1 1 2 3
1 3 5 1 0 4
0 1 3 0 1 3
0 0 2 0 0 2
L L L= + −
−
→
3.4 . Inversão de uma matriz por meio de operações elementares
Para determinar a matriz inversa de uma dada matriz A faremos:
1) coloca-se ao lado da matriz A a matriz I , separada por um traço vertical.
2) Transforma-se, por meio de operações elementares, a matriz A na matriz I , aplicando-se, simultaneamente, à
matriz I , colocada ao lado da matriz A , as mesmas operações elementares.
28
Exemplo:
Determinar a matriz inversa da matriz
2 1 3
4 2 2
2 5 3
A
=
( ) ( )1 2 2 11 42
31 11 0 02 1 3 1 0 0 2 2 2
4 2 2 0 1 0 4 2 2 0 1 0
2 5 3 0 0 1 2 5 3 0 0 1
L L L L= + −
→ →
( )3 3 1 232
3 31 1 1 11 0 0 1 0 02 2 2 2 2 2
0 0 4 2 1 0 0 0 4 2 1 0
2 5 3 0 0 1 0 4 0 1 0 1
L L L L= + −
− − → − − →
−
( ) ( )2 31 14 4
13 31 1 1 0 01 0 0 1 22 2 2 2 2
1 10 4 0 1 0 1 0 1 0 04 4
0 0 4 2 1 0 0 0 4 2 1 0
L L −
− − → →
− − − −
( )1 1 2 12
5 113 3 01 0 01 1 0 8 822 2 2
1 1 1 10 1 0 0 0 1 0 04 4 4 4
0 0 1 0 0 11 1 1 10 02 4 2 4
L L L= + −
−
− −→
− −
( )1 1 3 32
31 1
8 8 81 0 0
1 10 1 0 04 4
0 0 1 1 1 02 4
L L L= + −
− −
−→
−
Uma vez que a matriz A foi transformada na matriz I , a matriz
31 1
8 8 8
1 104 4
1 1 02 4
− −
−
−
é 1A− , ou seja, a inversa
de A .
Pode-se fazer a verificação efetuando o produto de ambas as matrizes, cujo resultado deve ser I .
Exercício 1:
1) Obtenha a matriz inversa de cada uma das matrizes abaixo.
29
a)
12 7
5 3
A
=
b)
2 3 1
1 3 1
1 2 1
B
− −
= −
− −
c)
2 1 0 2
3 1 2 2
4 1 2 3
3 1 1 2
C
− −
− − =
− −
− −
3.5 – Cálculo da matriz inversa através de determinantes
3.5.1 . Matriz dos cofatores
Seja M uma matriz quadrada de ordem n. Chamamos de matriz dos cofatores de M , e indicamos por cM , a matriz
que se obtém de M , substituindo cada elemento de M pelo seu cofator.
Exemplo:
a) Se
1 2
3 4
A
=
então
4 3
2 1
cA
−
= −
pois:
( )211 1 4 4c = − = ( )
3
12 1 3 3c = − = −
( )321 1 2 2c = − = − ( )
4
22 1 1 1c = − =
b) Se
1 0 2
2 1 3
3 1 0
B
=
então
3 9 1
2 6 1
2 1 1
cB
− −
= − −
−
pois:
( )211
1 3
1 3
1 0
c = − = − ( )312
2 3
1 9
3 0
c = − = ( )413
2 1
1 1
3 1
c = − = −
( )3210 2
1 2
1 0
c = − = ( )422
1 2
1 6
3 0
c = − = − ( )523
1 0
1 1
3 1
c = − = −
( )431
0 2
1 2
1 3
c = − = − ( )532
1 2
1 1
2 3
c = − = ( )633
1 0
1 1
2 1
c = − =
3.5.2 . Matriz adjunta
Seja M uma matriz quadrada de ordem n e cM e matriz dos cofatores de M . Chamamos de matriz adjunta de M ,
e indicamos por M , à transposta da matriz cM , isto é, ( )tcM M= .
No exemplo anterior, temos:
30
a)
4 3
2 1
cA
−
= −
logo,
4 2
3 1
A
−
= −
b)
3 9 1
2 6 1
2 1 1
cB
− −
= − −
−
logo,
3 2 2
9 6 1
1 1 1
B
− −
= −
− −
Teorema:
Se M é uma matriz quadrada de ordem n e det 0M ≠ , então a inversa de M é: 1
1
det
M M
M
− = ⋅
No exemplo anterior, temos:
a)
1 2
3 4
A
=
; det 2A = − ;
4 2
3 1
A
−
= −
Logo 1
2 14 21
3 13 12 2 2
A−
− −
= = −−−
b)
1 0 2
2 1 3
3 1 0
B
=
; det 5B = − ;
3 2 2
9 6 1
1 1 1
B
− −
= −
− −
Logo 1
3 2 2
5 5 53 2 2
1 9 6 19 6 1 5 5 55
1 1 1 1 1 1
5 5 5
B−
− −
− −= − − =
− − −
Exercício 2:
1) Calcular, através dos cofatores, a inversa das matrizes do exercício 1.
3.6 – Resposta dos exercícios
1) a) 1
3 7
5 12
A−
−
= −
b) 1
1 1 0
0 1 1
1 1 3
B−
− −
= − −
− −
c) 1
1 1 0 2
1 2 2 0
0 1 0 1
1 0 1 2
C−
−
− =
−